흰쥐 신경교 성상세포에서 활성 산소종이 EGF 유도성 칼슘 신호에 미치는 영향

Abstract

[한글]

성상세포 (astrocytes)는 신경교세포 (glial cells)의 대부분을 차지하는 세포이다. 성상세포는 신경세포가 분비하는 신경 전달 물질을 적절히 제거하며, 신경세포 사이에서 이온 농도 조절을 통해 신경세포 기능의 항상성을 유지하고, 신경세포를 손상으로부터 보호하는 작용을 한다. 이러한 역할을 수행하기 위해서는, 세포외부 신호에 대한 세포 내 다양한 신호전달 경로의 활성화가 필요한데, 세포외부 신호 중 하나인 표피세포 성장인자 (epidermal growth factor, EGF)는 성상세포의 증식과 분화를 조절한다. EGF가 활성화시키는 신호전달 경로 중 대표적인 것은 칼슘신호와 활성 산소종 (reactive oxygen species, ROS)에 의한 신호로 EGF에 의해 세포 내 칼슘 농도가 증가되고, 활성 산소종이 생성되는 것으로 알려져 있다. 이렇게 증가한 활성 산소종은 다양한 세포 내 단백들의 산환-환원 수준에 변화를 일으킬 수 있는데, 칼슘신호와 연관된 단백들 또한 활성 산소종에 의한 영향을 받을 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 성상세포에서 EGF로 유발된 활성 산소종 신호가 세포 내 칼슘신호에 어떠한 영향을 미치는 지를 알아보고자 하였다.성상세포에서 EGF의 자극은 세포 내 칼슘 농도를 증가시켰다. 이러한 칼슘 신호 변동은 세포막 인지질 가수분해효소인 phospholipase Cg1의 인산화에 의존적이었다. 또한 EGF 자극은 세포 내 활성 산소종의 농도를 증가시켰다. 활성 산소종 생성에 관여하는 NADPH oxidase의 조절단백인 Rac1을 과발현시킨 결과, 활성 산소종과 세포 내 칼슘 농도가 EGF만에 의한 것보다 모두 증가하였으며, Rac1 발현을 억제한 경우 세포 내 칼슘 농도가 감소됨은 확인하였다. 활성 산소종 중 특이적으로 hydrogen peroxide (H2O2)를 제거하는 효소인 peroxiredoxin 제 2아형 (Prx II)을 과발현시킨 결과, 세포 내 칼슘 농도가 EGF만에 의한 것보다 감소하였으며, Prx II 발현을 억제한 경우 세포 내 칼슘 농도가 증가함을 확인하였다. 이상의 결과로 미루어 성상세포에서 EGF로 유발되는 활성 산소종은 EGF 유도성 칼슘 신호를 증폭시키며, 활성 산소종 중 하나인 H2O2가 이 역할을 수행하는 것으로 판단된다.

[영문]Astrocytes, the major glial cell type in the mammalian brain, associated with synapses integrate neuronal inputs and release neurotransmitters that modulate synaptic sensitivity. Also, astrocytes participate in formation and rebuilding of synapses and play a prominent role in protection and repair of nervous tissue after damage. Epidermal growth factor (EGF), a single-chain polypeptide growth factor, is important for many cellular functions including neuronal cells proliferation and nerve cell process formation using a variety of cell signaling pathway. The Ca2+ and reactive oxygen species (ROS), typical second messengers, are increased in several cell systems by EGF. Specially, ROS provokes the change of redox signaling, and Ca2+ signal also is known to be influenced by ROS. However, the possibility that EGF-induced ROS changes Ca2+ signal has not been reported in astrocytes. Here, we investigated that interrelationship between EGF-induce ROS and intracellular Ca2+ signal changes in astrocytes. EGF increased transiently intracellular calcium concentration, and it tends to be dependent on phosphorylation of PLCγ1. Also, EGF induced intracellular ROS generation. The transient increase of concentration of [Ca2+]i and ROS in response to EGF were enhanced in astrocytes overexpressed Rac1, NADPH oxidase regulator. In the case of inhibition Rac1 expression, EGF-induced intracellular Ca2+ signal was decreased. In overexpressed peroxiredoxin II (Prx II), a specific scavenger of hydrogen peroxide (H2O2), concentration of [Ca2+]i in respond to EGF was decreased. EGF-induced intracellular Ca2+ signal was increased in suppressed PrxII. This results suggest that the EGF-induce Ca2+ signal is potentiated by EGF-endogenously generated ROS, and H2O2 plays a major role in enhancement of EGF-induced Ca2+ signal.